Новости химической науки > флуоресцентный сенсор определяет свинец in vivo

Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами, в частности, свинцом, представляет собой существенную угрозу как для природы, так и для человека. Свинец, как и другие тяжелые металлы, аккумулируется в организме, вызывая серьезные нарушения в нормальной работе клеток, действует как нейротоксин и мутаген. Кажется невероятным, но оценки экологов говорят о том, что общий объем загрязнения почвы и грунтовых вод свинцом составляет около 300 млн. тонн.

Наиболее предпочтительным методом слежения содержания свинца в образцах является флуоресцентное определение с помощью химических сенсоров, чувствительных к содержанию ионов двухвалентного свинца. Важным критерием для дизайна таких сенсоров является их селективность по отношению к определяемому иону свинца и растворимость в воде.

К. Дж. Чанг (C. J. Chang) с сотрудниками из Университета Калифорнии, Беркли, использовали именно эти подходы к синтезу флуоресцентного свинецопределяющего сенсора нового поколения. Полученный ими сенсор селективно определяет двухзарядные ионы свинца, как в водном растворе, так и в живых клетках.

Сенсор можно получить из коммерчески доступных исходных веществ в шесть несложных синтетических стадий. Молекула-сенсор сочетает в своей структуре биологически совместимую флуоресцирующую платформу, имеющие полезные оптические свойства с дикарбоксилатным рецептором, комплементарным катиону свинца как по заряду, так и по форме.

Спектроскопическое тестирование сенсора проводилось при параметрах раствора, симулирующих нормальные физиологические условия. В этих условиях сенсор поглощает в видимой области, максимум поглощения приходится на 490 нм. Внесение в раствор катионов свинца приводит к восемнадцатикратному увеличению интенсивности флуоресценции.

Разработанный метод способен детектировать содержание свинца, характерное для условий окружающей среды. Так, внесение раствора с содержанием ионов двухзарядного свинца 0,015 миллионных долей (максимально допустимое значение содержания свинца в питьевой воде по стандартам Американской организации здравоохранения) в раствор с концентрацией сенсора 5 мкмоль/л вызвало 15% увеличение интенсивности флуоресценции.

Авторы продемонстрировали, что синтезированный ими сенсор является высокоселективным по отношению к свинцу. Содержание в тестируемых растворах ионов щелочных, щелочноземельных и переходных металлов не мешает определению свинца. Разработанный метод позволяет определять содержание свинца непосредственно в клетках, причем дополнительные методы исследования показывают, что клетки продолжают нормально функционировать и после процедуры определения свинца. В связи с этим исследователи предполагают, что разработанный ими метод позволит отслеживать содержание свинца непосредственно в «полевых условиях» окружающей среды.

Источник: J. Am. Chem. Soc. 2006. 128. 9316